KR980008298A - 플루오르탄소의 분해 방법 및 이에 사용되는 반응 조성물과 장치 - Google Patents

Abstract

탄소와 알칼리토 금속, 또는 탄소, 알칼리토 금속 및 알칼리 금속으로 이루어진 반응 조성물과 기체상의 플루오르탄소를 고온에서 접촉 반응시킴으로써, 퍼플루오르탄소와 하이드로플루오르탄소를 포함한 플루오르탄소를 매우 효율적으로 분해시키고, 이와 같이 분해된 할로겐 원소는 이 반응 조성물에 고정된다.

Description

플루오르탄소의 분해 방법 및 이에 사용되는 반응 조성물과 장치

도1은 본 발명의 공정을 실시하기 위한 장치의 일례를 나타낸 장치 배치시스템 다이어그램이다.

도2는본 발명의 공정을 실시하기 위한 장치의 배기 가스관 부분의 다른 예를 나타낸 장치 배치 시스 템 다이어그램이다.

도3은 본 발명의 공정을 실시하기 위한 장치의 피처리 기체 주입 부분의 다른 예를 나타낸 장치 배치 시스템 다이어그램이다.

도4는 본 발명의 공정에 의해 내부 반응기로부터 반응 조성물을 가열하는 일례를 나타낸 반응기 부분의 개략적인 단면도이다.

도5는 본 발명의 공정에 의해 내부 반응기로부터 반응 조성물을 가열하는 다른 예를 나타낸 반응기 부분의 개략적인 단면도이다.

도6은 본 발명의 공정 중에, 반응기에서 배출된 배기 가스와 반응기에 도입되기 전의 피처리 기체 사이에서의 열교환의 일례를 나타낸 도면이다.

도7은 산소 농도 0%와 10%인 피처리 기체로 트리클로로트리플루오르에탄(CFC-113)을 분해 반응 처리할 때, CFC-113의 유입 부피량과 CFC-113의 분해 속도사이의 상관도를 나타낸 그래프이다.

도8은 산소 농도 0%와 10%인 피처리 기체로 퍼플루오르에탄(perfluoro-ethane, FC-116)을 분해 반응 처리할 때, FC-116의 유입 부피량과 FC-116의 분해 속도 사이의 상관도를 나타낸 그래프이다.

도9는 시약의 가열시스템이 전열기에 의한 가열을 기준으로 한 경우와 마이크로파에 의한 가열을 기준으로 한 경우 사이의 퍼플루오르에탄(FC-116) 분해 속도의 차이를 나타낸 그래프이다.

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래 기술]

본 발명은 플루오르탄소, 특히 탄소 원자수가 1-5개인 퍼플루오르탄소 및 하이드로플루오르탄소(hydrofluorocarbons)를 효율적으로 분해시키는 방법, 및 이와 같은 목적을 위한 간단한 장치에 관한 것이다.

일본 특허 공개 공보 제6-293501 호에는 적용기에서 마이크로파를 적용시킴으로써, 자철광을 가열시킨 후에 이 가열된 자철광과 클로로플루오르탄소 기체를 접촉 반응시키는 클로로플루오르탄소의 분해 공정이 개시되어 있다. 또한 일본 특허 공개 공보 제7-24255 호에는 열을 발생시키기 위한 알카리토 금속의 산화물이나 염과 탄소질 물질로 이루어진 혼합물을 마이크로파로 조사한 후에, 가열된 이 혼합물을 클로로플루오르탄소 기체와 접촉 반응시키는 클로로플루오르탄소의 분해 공정이 개시되어 있다.

상기한 바와 같은 공보의 클로로플루오르탄소 분해 공정 모두는 마이크로파를 채용하고 있기 때문에, 고가의 마이크로파 발생 장치가 필요하고 반응기가 마이크로파 투과성이 좋은 내열 물질로 제한된다는 단점을 갖는다. 세라믹은 마이크로파 투과성이 좋은 물질이지만, 플루오르와 반응하여 질이 떨어지는 경향이 있다. 결론적으로 산업적으로 경제적이고 안정한 클로로플루오르탄소의 분해 반응은 용액을 모색하는 것이 관건이 된다.

마이크로파를 사용하지 않는 클로로플루오르탄소의 분해 반응을 위한 한 가지 기술방법으로는, 본 발명의 출원인에 의해 일본 특허 공개 공보 제 8-187302 호에 개시되어 있는 것이 있는데, 이 방법은 클로로플루오르탄소 기체를 비산화성 기체 하에서 가열된 알칼리토 금속 화합물과 탄소질 물질로 이루어진 물질과 접촉 반응시키는, 클로로플루오르탄소의 분해 공정이다. 이와 같은 상기 출원의 공정은 일반 가열로를 사용하여 클로로플루오르탄소를 분해시키는 장점을 갖고, 해당 명세서에 정의한 바와 같이, R-113과 같은 클로로플루오르탄소를 효과적으로 분해시킬 수도 있다.

그렇지만, 후속 연구에 의해 많은 종류의 플루오르탄소가 이와 같은 상기 출원의 공정에 의해 분해되지 않고, 상기 출원의 명세서에 기재되지 않은, 퍼플루오르탄소와 하이드로플루오르탄소와 같은 클로린기가 없는 플루오르탄소에 대해서는 분해 속도가 언제나 만족스러운 것은 아니다.

[발명의 요약]

따라서, 본 발명의 목적은 퍼플루오르탄소와 하이드로플루오르탄소와 같은 클로린기가 없는 플루오르탄소를 효율적으로 분해하는 공정을 제시하고자 하는 것이다.

이와 같은 목적을 20 vol% 이하(0%는 내외)의 산소 기체 존재하에서, 한 가지 이상의 알칼리토 금속과 탄소를 함유하는 반응 조성물을 퍼플루오르탄소 또는 하이드로플루오르탄소 기체와 300℃이상의 온도로 반응시킴으로써 달성될 수 있다.

보다 상세하게는, 퍼플루오르탄소 또는 하이드로플루오르탄소를 함유하는 피처리 기체를 한 가지 이상의 알칼리토 금속과 탄소를 함유하는 반응 조성물로 채워진 반응기에 연속적으로 또는 간헐적으로 주입하고, 이 반응 후에 반응기로부터 배기 가스를 연속적으로 또는 간헐적으로 방출시키며, 이 피처리 기체가 반응기에 주입되기 전에, 이 피처리 기체내의 산소 농도가 20 vol% 이하가 되도록 이 피처리 기체에 반응기에 주입되기 전에, 이 피처리 기체내의 산소 농도가 20 vol% 이하가 되도록 이 되처리 기체가 산소 기체를 포함시키고, 이 반응기의 외부로부터 이 반응 영역에, 또는 이 반응기 내부로부터 이 반응 영역에 퍼플루오르탄소 또는 하이드로탄소를 분해시키는 데 필요한 열을 전달시킴으로써, 플루오르탄소 기체를 효과적으로 분해시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다.

간혹, CO기체가 본 발명의 공정에 의한 배기 가스에 포함되어 있기도 한다. 이러한 경우, 배기 가스내의 CO를 CO₂로 산화시키는 추가 단계가 포함될 수도 있다. 또한, 본 발명의 공정 용도의 반응기는 내열성 합금 및/또는 내식성 합금과 같은 물질, 예컨대, 스테인레스 스틸과 니켈-기초 합금과 같은 물질로 제조될 수도 있고, 세라믹이 플루오르와 플루오르화수소에 견딜 수만 있다면, 세라믹 또한 사용될 수도 있다(예컨대, 플루오르화알루미늄으로 제조된 세라믹). 이 반응기를 로 안에 배치시켜, 이 반응기의 내부 공기를 바람직한 온도로 유지하여, 이 반응기의 벽을 통해 로내의 열을 반응기내의 반응 조성물에 전달시킬 수도 있다.

본 발명의 또다른 목적은 탄소와 플루오르에 더하여, 염소와 같은 플루오르 이외의 추가 할로겐 원소 및/또는 수소를 함유할 수도 있는 플루오르탄소를 효율적으로 분해시키는 공정을 제공하고자 하는 것이기도 하다.

그러므로, 본 발명은 한 가지 이상의 알칼리 금속, 한 가지 이상의 알칼리토 금속, 및 탄소를 함유하는 반응 조성물과 기체상의 플루오르탄소를 접촉 반응시키는 것으로 이루어진 플루오르탄소를 분해하는 공정을 제공하는 것이기도 하다. 이 플루오르탄소의 분해 반응의 결과로서 플루오르탄소로부터 유도된 할로겐 원소가 임의로 상기 반응 조성물의 성분인 알칼리 금속 및 알칼리토 금속의 할로겐화물로서 이 반응 조성물에 고정되는 것과 같은 방식으로, 분해된 플루오르탄소로부터의 할로겐 성분이 이 반응 조성물에 고정될 수도 있다.

본 발명은 한 가지 이상의 알칼리토 금속, 탄소 및 한 가지 이상의 알칼리 금속으로 이루어진, 플루오르탄소의 분해 반응에 사용하는 반응 조성물 추가로 제공하는데, 이 반응 조성물은 알칼리토 금속 : 탄소 : 알칼리 금속의 원자비가1.0 : 0.25 - 4.0 : 0.01 - 0.3이면 좋다. 바람직하게는, 이 반응 조성물에서 이 알칼리 금속과 알칼리토 금속이 중량에 대해 50%이상인 산화물이 좋다.

본 발명의 이와 같은 두 번째 특징에 있어서, "플루오르탄소"라 함은, 탄소와 플루오르에 더하여, 염소와 같은 플루오르 이외의 할로겐 원소 및/또는 수소를 함유할 수도 있는 플루오르탄소를 지칭하는 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 분해 공정을 실시하는 데 알맞게 고안된 장치로서, 플루오르탄소 분해 장치를 추가로 제공하는데, 이 장치는 탄소와 한 가지 이상의 알칼리토 금속을 함유하는 반응 조성물, 또는 탄소, 한가지 이상의 알칼리토 금속 및 한 가지 이상의 알칼리 금속을 함유하는 반응조성물로 채워진 반응기와, 반응기로 유입되는 피처리 기체 입구, 반응기로부터 반응한 기체의 방출을 위한 기체출구, 반응기를 둘러싸는 로, 이 로내의 공기 온도를 상승시키기 위한 용도의 열원, 상기한 바와 같은 피처리 기체 출구와 플루오르탄소 함유 기체원을 연결하는 연결관, 및 필요에 따라, 가스 출구에 이르는 튜브에 의해 연결되는 배기 가스 산화기로 이루어진다. 이 반응기는 내열 합금 또는 내식 합금으로 제조될 수도 있다. 이 플루오르탄소-함유 기체원은, 반도체 제조 공정에 의해 생성되는 플루오르탄소-함유 기체와 같은 적당량의 산소를 함유하는 것이 될 수 있다.

[발명의 구성 및 작용]

[바람직한 실시예에 대한 설명]

첫 번째 관점에 있어서, 본 발명은 바람직하게는 탄소 원자수가 1-5개, 보다 바람직하게는 탄소 원자수가 1-3개인 퍼플루오르탄소 또는 하이드로플루오르탄소의 분해 공정을 제공하는데, 이 공정에서는 분해된 플루오르가 이 반응 조성물에 고정되고 분해된 탄소 (및 수소)가 산화된 물질로서 배기 가스로 배출된다. 본 발명에 따른 처리 방법에 알맞은 퍼플루오르탄소와 하이드로플루오르탄소는 CF₄, C₂F₆, C₃F₈, C- C₄F₈, CHF₃, CH₂F₂,C₂HF₅,C₂H₂F₄등을 포함하는데, 이 물질들은 정상 압력으로 서서히 증발될 수 있다(질소와 같은 비활성 기체와 공동으로 증발되는 것을 포함한 것임).

이 분해 반응의 경우에, 20 vol% 이하량(0%는 제외)의 산소 기체의 존재 하에서, 300℃ 이상의 온도로, 탄소질 고체 물질과 알칼리토 금속 화합물로부터 얻을 수도 있는, 탄소와 한 가지 이상의 알칼리토 금속을 함유하는 반응 조성물과 이 퍼플루오르탄소 또는 하이드로플루오르탄소 기체를 접촉시키는 것이 중요하다.

반응 조성물을 형성하는 물질 중의 하나인, 탄소질 고체 물질은 가장 바람직한 유형인 분말로, 코크스 분말, 골탄(char), 석탄, 원료 피치, 차콜(charcoal), 활성탄 및 카아본 블랙으로 이루어진 군 중에서 선택된 한 가지 이상의 성분이 될 수도 있다. 반응 조성물을 형성하는 나머지 물질인 알칼리토 금속 화합물은 칼슘, 마그네슘, 바륨 및 스트론튬 산화물, 칼슘, 마그네슘, 바륨 및 스트론튬 수산화물, 및 칼슘, 마그네슘, 바륨 및 스트론튬 탄산염 및 질산염으로 이루어진 군 중에서 선택된 한 가지 이상의 화합물이 될 수도 있는데, 이 중에서 칼슘 산화물, 수산화물, 탄산염 및 질산염이 바람직하고, 그 중에서도 취급이 용이하다는 점에서 생석회, 소석회 및 석회암이 유리하다.

이 반응 조성물은 분말상 또는 과립 형태의 탄소질 고체 물질과, 분말상 또는 과립 형태의 알칼리토 금속 화합물 형태로 반응기에 채워질 수도 있다. 또는 분말상의 탄소질 고체 물질과 분말상의 알칼리토 금속 화합물을 바람직하게는 혼합한 후에, 취금하기에 용이한 크기로 과립화할 수도 있다. 이와같은 방법은 탄소와 알칼리토 금속 화합물을 서로 인접시키고, 증가된 반응 조성물의 공간적 표면적(단위 중량 당 표면적)에 기인한 피처리 기체와의 접촉을 보다 크게 한다. 물 또는 유기 결합제가 이 과립화에 사용될 수도 있으며, 과립화된 입자를 건조시키거나 하소시키면 충분한 강도와 다공성을 갖는 미세 알갱이들이 생성될 것이다. 출발 물질로서 사용되는 탄소질 고체 물질 또는 분말상의 알칼리토 금속 화합물의 형태와 유형은 과립화된 입자의 제조하는 동안에 더욱 다양해질 수 있으며, 이 과립화된 입자들내에서 고체 탄소와 알칼리토 금속 물질이 바람직한 비율로 유지되기만 한다면, 본 발명의 분해 반응에 유효하게 될 것이다.

예를 들면, 탄소질 물질로서는 골탄, 알칼리토 금속으로서는 소석회를 사용하여, 이 분말들을 바람직한 비율로 혼합하고, 물을 첨가하고, 이 혼합물을 반죽한 후에, 취급이 용이한 입자 크기, 예컨대 1-10mm, 바람직하게는 1-5mm정도 크기의 과립으로 제조하여 비산화성 대기 조건하에서 이를 하소하여 팰렛(pellet)을 제조하면, 이 하소 과정 중에 골탄내의 휘발성 성분들이 거의 완벽하에 제거되고, 이 소석회는 산화칼슘으로 전환되는데, 결과적으로, 탄소(C)와 산화칼슘(CaO)으로 대부분이 이루어진, 매우 높은 순도의 팰렛이 얻어진다. 공간적 표면적이 크면서, 다공성이 크고 충분한 강도를 갖는, 이와 같은 방식으로 얻어진 C와 CaO로 이루어진 반응 조성물은 본 발명의 공정을 실시하는 데 사용하기에 적합할 수도 있다.

이 반응 조성물을 형성시키기 위한 탄소질 고체 물질과 알칼리토 금속 화합물과의 상대 비율은 사용되는 물질과 화합물의 유형에 따라 달라지지만, 본 발명자의 경험에 의하면, 중량 백분율 단위로 이 두가지가 동량으로 존재하거나, 알칼리토 금속 화합물이 약간 과량으로 존재하는 것이 바람직하다. 알칼리토 금속 화합물의 알칼리토 금속(M)의 금속 산화물(MO)과 탄소질 고체 물질에서의 탄소(C)의 몰비로 환산하여, 몰비 C/MO는 0.9-2.3이 알맞고, 바람직하게는 0.9-1.9, 보다 바람직하게는 1.4-1.9가 된다.

일반적으로 말하면, 퍼플루오르탄소와 하이드로플루오르탄소는 클로로플루오르탄소와 하이드로클로로플루오르탄소보다 안정한 화합물이기에, 이들의 분해 반응을 실시하는 것은 보다 어렵게 여겨진다. 하지만, 퍼플루오르탄소와 하이드로플루오르탄소를 본 발명에 의한 반응 조성물과 산소 존재하에서, 300℃이상의 온도로 접촉 반응시킴으로써, 이들을 용이하게 분해시킬 수도 있다. 필요한 온도의 하한선은 퍼플루오르탄소 또는 하이드로플루오르탄소의 유형에 따라 달라질 수도 있다. 필요한 온도가 유지되는 동안은, 산소가 존재하지 않아도 어느 정도의 분해 반응이 달성될 수도 있지만, 분해 효율성이 형편없게 될 수도 있다. 반면에, 클로로플루오르탄소 또는 하이드로클로로플루오르탄소 기체의 경우에는, 동일한 반응 조성물과 동일한 분해 방법을 사용하여도 산소의 존재가 그리 크게 영향을 미치지 않으며, 비산화성 대기가 분해 반응에 훨씬 더 도움이 되는 현상이 나타난다.

결과적으로, 본 발명의 공정에 따르면, 피처리 기체내의 산소 기체가 충분한 양으로 존재하는 것이 필수불가결한 것이며, 산소 농도가 낮아도 어느 정도의 효과가 나타나기는 하지만, 바람직하게는 5 vol% 이상이 될 수도 있다. 하지만, 20 vol%를 초과하는 산소의 고농도는 반응 조성물에서의 탄소의 과소비를 초래하고, 분해 반응을 촉진하는 효과도 포화가 된다. 따라서, 이 피처리 기체 내에서의 산소 농도는 0.5-20 vol %가 알맞고, 바람직하게는 2-15 vol%, 보다 바람직하게는 5-10 vol%가 된다. 산소의 존재가 퍼플루오르탄소와 하이드로플루오르탄소의 분해 반응을 보다 효율적으로 촉진시키는 이유가 현재까지는 완전하게 밝혀져 있지는 않다. 이 반응이 완결된 후의 반응 조성물의 조성물을 분석할 경우에, 산화칼슘의 전체 또는 일부가 플루오르칼슘으로 전환되었고, 탄소질 고체 물질의 양이 감소되었다. 추가로, 최종적인 배기 가스내의 CO₂를 고려해 볼 때, 탄소질 고체 물질의 일부가 분명하게 CO₂로 전환되었다. 따라서, 본 발명의 반응 조성물들은 퍼플루오르탄소와 하이드로플루오르탄소의 분해 반응을 야기시키며, 플루오르칼슘과 같은 알칼리토 금속의 플루오르화물로서 플루오르 성분을 고정시킴으로써 이 분해 반응을 촉진시키는 기능을 한다. 부언하면, 공기가 피처리 기체 내에서의 산소원으로서 사용될 수도 있다. 어떤 경우에서는, CO₂의 산소 또한 산소원으로서 사용될 수도 있다.

반응 조성물과 퍼플루오르탄소 또는 하이드로플루오르탄소(이하, 각각 PFC 또는 HFC로 약술하거나, 간단하게 플루오르탄소로 기술함)를 접촉시키기 위해서는, 이 플루오르탄소를 담체로서 질소 기체와 같은 비활성 기체와 함께 반응 조성물에 연속적으로나 간헐적으로 공급하는 것이 편리하다. 이와 같이 실시하면, 이 플루오르탄소는 이 비활성 기체에 의해 희석되고, 이 비활성 기체는 단지 열제거 담체로서 작용하며, 실질적으로 반응에 참여하지는 않는다. 본 발명의 명세서에서, 비활성 담체 기체가 존재하는 경우에서도, 피처리 기체내의 산소농도는 담체 기체를 포함한 전체 기체 부피에서의 산소 농도에 해당하는 것이다.

본 발명의 두 번째 특색에 의한 플루오르탄소의 분해 반응은 분해제로서 탄소, 한 가지 이상의 알칼리토 금속 및 한 가지 이상의 알킬리 금속을 함유한 반응 조성물을 사용하는 것으로 이루어진다. 이 분해 반응 조성물의 성분은 다음에 기술될 것이다.

이 반응의 조성물에서의 탄소는 알칼리토 금속과 함께 사용될 경우에, 플루오르탄소의 분해 반응에 기여하게 될 것이다. 기체상으로 산소가 존재한다면, 플루오르탄소의 분해반응으로 탄소는 일산화탄소를 형성시킬 수도 있다. 이 반응 조성물에서의 탄소의 함량은 분해 반응의 공정에 따라 다양해질 수도 있지만, 바람직하게는 이 분해 반응의 초기 단계에서 적어도 탄소 대 알칼리토 금속의 원자 비율이 0.25 : 1.0 이상이 되는 것이 좋다. 이 비율이 0.25 : 1.0 미만이 되면, 이 분해 반응이 충분히 진행되지 않을 지도 모른다. 바람직하게는, 반응시키는 동안에서도 이 반응 조성물내에서 유지되는 탄소의 함량이, 탄소 대 알칼리토 금속의 원자비가 0.25 : 1.0 이 되는 것이 좋다. 하지만, 탄소와 알칼리토 금속의 원자비가 4.0 : 1.0을 초과하여 탄소가 반응 조성물에 함유된다면, 알칼리토 금속의 함량이 감소되어, 분해 반응이 만족스럽게 진행되지 않는다. 그러므로, 반응 조성물내에서 탄소의 함량은 탄소와 알칼리토 금속의 원자비로 바람직하게는 0.25-4.0 : 1.0, 보다 바람직하게는 0.5-3.0 : 1.0, 특별하게는 1.0-2.0 : 1.0이 되는 것이 좋다. 반응 조성물 내에서의 이와 같은 탄소 함량은 이 분해 반응의 시작 단계 및 반응하는 동안에도 유지되는 것이 바람직하다.

이 반응 조성물 내에서의 탄소는 골탄, 화성탄, 카아본 블랙 또는 코크스 분말 형태가 될 수도 있다. 탄소 섬유와 흑연, 및 주로 무기 탄소질 물질로 이루어진 물질을 또한 사용할 수도 있다. 이 반응 조성물을 과립화된 입자들로 사용하고자 할 경우에, 이 탄소질 물질 한 가지 이상의 분말을 알칼리토 금속 한 가지 이상과 알칼리 금속 한 가지 등의 나머지 출발 물질들과 함께 과립화시킬 수도 있다. 이 반응 조성물을 하소 생성물로 사용하고자 할 경우에, 이 탄소질 물질 한가지 이상의 분말을 알칼리토 금속 한 가지 이상과 알칼리 금속 한 가지 등의 나머지 출발 물질들과 함께 과립화시킬 수도 있다. 이 반응 조성물을 하소 생성물로 사용하고자 할 경우에, 이 탄소질 물질 한 가지 이상의 분말으 알카리토 금속 화합물과 같은 그 외의 출발 물질들과 함께 또는 알칼리토 금속 화합물과 알칼리 금속 화합물 등의 나머지 출발 물질들과 함께 과립화 시킬 수도 있다.

이 반응 조성물 내에서의 알칼리토 금속은 탄소와 배합되어 존재할 경우에 플루오르탄소를 분해시키는 작용을 할 수 있다. 예를 들면, 알칼리토 금속이 칼슘이고, 분해되는 플루오르탄소가 C₂F₆일 경우에는, 다음과 같은 : 3 CaO + C₂F₆→ 3CaF₂+ CO₂+ CO 반응이 진행되므로, 이 알칼리토 금속은 플루오르탄소에 함유된 플루오르를 CaF₂형태로 고정시키는 작용을 한다. 따라서, 이 알칼리토 금속은 본 발명에 의한 반응 조성물의 기본 성분이 된다. 그러므로, 본 명세서에서는, 탄소와 알칼리금속의 함량은 알칼리토 금속에 대한 상대적 비율로 정의되며, 알칼리토 금속의 정확한 함량은 탄소와 알칼리 금속의 함량에 따라 달라진다. 알칼리토 금속의 반응 비율이 매우 작을 경우, 탄소량에 대한 분해 반응에 기여하는 알칼리토 금속의 상대 비율이 반응이 진행됨에 따라 감소해서, 큰 분해 반응 속도를 얻지 못하게 된다. 반면에, 알칼리토 금속의 상대량이 상당히 클 경우에, 탄소에대한 그의 상대적 비율이 너무 커서, 큰 분해 반응 속도를 얻지 못하게 된다.

알칼리토 금속은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba 및 Ra를 포함할 수도 있고, 반응 조성물에 산화물, 수산화물 또는 탄산염과 같은 염으로서 함유될 수도 있다. 이 알칼리토금속 중에서, Ca와 Mg가 바람직하다. 본 발명자들은 다양한 알칼리토 금속을 테스트해서, Ca와 Mg가 플루오르탄소의 분해 반응에 높은 효율성을 나타내는 것을 알게 되었다. 출발 물질 또는 그의 분해 반응 생성물이 유해 물질이 아니기 때문에, 이와 같은 물질들은 손쉽게 취급할 수 있다. 안정하고 취급이 용이한 이와 같은 물질들의 출발 물질은 산화물, 수산화물 및 탄산염과 같은 산소 함유 화합물의 형태가 된다. 생석회, 소석회, 대리석,탄산마그네슘 및 백운석을 분명한 예로서 들 수도 있는데, 이러한 물질들은 산화물 형태가 특히 바람직하다.

Ca와 Mg가 상기한 바와 같이 산소 함유 화합물의 형태로 반응 조성물에 배합될 경우에, 플루오르탄소는 특히 유리하게 분해될 수 있다. 플루오르탄소의 분해반응에서, 산소 함유 화합물의 산소가 탄소와 반응하거나 플루오르탄소의 플루오르와 치환되거나, 기체상의 산소가 이 반응 조성물의 탄소와 반응할 경우에, 이 반응 조성물의 반응성이 매우 커진다는 사실을 기준으로, 이와같이 추측하는 바이다.

알칼리 금속이 탄소와 알칼리토 금속과의 배합물로 이 반응 조성물에 포함된다면, 알칼리 금속이 함유되지 않은 경우에 비해 분해 반응 온도가 낮은 경우일지라도, 큰 분해 반응 속도로 플루오르탄소를 분해시킬 수 있다. 알칼리 금속은 Li, Na, K, Rb 및 Cs를 포함할 수도 있고, 분해 반응 온도가 K로 현저하게 낮아질 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이 반응 조성물의 알칼리 금속 함량은 바람직하게는 알칼리 금속과 알칼리토 금속과의 원자비가 0.01-0.3 : 1.0이 되도록 하는 것이 좋다. 알칼리 금속이 이 비율이 0.3 : 1.0을 초과하는 양으로 함유된 경우일지라도, 이 효과가 추가도 증강되지 않고 탄소와 알칼리토 금속의 함량이 상대적으로 감소되어, 불리하게 될 수도 있다. 이 비율이 0.01 : 1.0 미만일 경우, 분해 반응 온도를 낮추는 효과가 얻어지지 않을 수도 있다. 보다 바람직하게는, 알칼리 금속의 함량은 이 비율이 0.02-0.2 : 1.0, 특히 0.03-0.1 : 1.0 정도의 범위가 되는 것과 같은 양이 되는 것이 좋다.

알칼리 금속, K는 이 반응 조성물에 수산화물, 탄산염, 인산염, 알루민산염, 질산염 또는 황산염과 같은 그의 화합물 형태로 배합될 수도 있다. 이와 같은 화합물들은 단독으로나 그의 두 가지 이상의 혼합물로서 배합될 수도 있는데, 이 화합물이 분말형이라면, 분말 유형의, 또는 이 화합물들이 덩어리 형태라면, 100㎛이하 크기의 입자로 분쇄한 후의 혼합물이 될 수 있다.

K성분이 적절한 양으로 이 반응 조성물에 함유되어 존재할 경우, 낮은 분해 반응 온도에서도 이 플루오르탄소가 충분히 분해될 수 있는 원인이 명확하게 밝혀져 있지는 않지만, 분해시킬 플루오르탄소 기체에 산소가 함유되지 않은 경우에서도, 즉 산소가 함유되지 않은 대기 하에서도, 이 분해 반응이 충분히 진행된다는 사실을 고려하여 볼 때, 이 반응 조성물의 반응 활성을 증진시킨다고 추측된다.

이 반응 조성물에서의 탄소, 알칼리토 금속 및 알칼리 금속의 총량은 바람직하게는, 이 반응 조성물의 중량에 대해, 50 중량% 이상이 좋다. 이 전체 양이 50 중량% 미만인 경우에도, 이 플루오르탄소가 분해될 수 있긴 하지만, 이 양이 50 중량% 이상이 되는 것이 이 분해 반응을 효율적으로 실시하는 데 바람직하다. 나머지 성분들이 알칼리토 금속과 알칼리 금속이 그들의 화합물로서 배합된 화합물 또는 이 화합물들의 성분들을 포함할 수도 있다. 산소가 바람직하게는 이 나머지 성분들의 대부분을 이루는 것이 좋지만, 출발 물질에 배합된 물, CO₂및 불순물이 함유될 수도 있다.

본 발명에 의한 플루오르탄소의 분해 반응의 반응 조성물은 탄소, 한 가지 이상의 알칼리 금속 및 한 가지 이상의 알칼리토 금속이 필수 성분으로 이루어진 고체가 될 수도 있다. 이 반응 조성물은 바람직하게는 분해되는 플루오르탄소와 접촉할 기회를 증진시키기 위한 과립화된 형태가 될 수도 있다. 과립화시킬 경우, 상기한 바와 같은 출발 물질의 분말을 혼합하고, 알맞은 양의 물로, 또는 임의의 적절한 결합제를 첨가하여 과립을 형성시킨 후에, 물을 증발시켜 건조시킨다.

가장 바람직하게 과립화된 생성물로는 하소된 과립 생성물이 될 수도 있다. 이와 같은 생성물들은 분말상의 탄소질 물질, 분말상의 알칼리토 금속 화합물 및 알칼리 금속 화합물의 분말상 혼합물을 하소함으로써 얻어진 하소 생성물, 또는 분말상의 탄소질 물질과 분말상의 알칼리토 금속의 분말상의 혼합물을 하소함으로써 얻은 하소 생성물을 알칼리 금속 화합물 용액으로 코팅시키거나 스며들게 한 후에 건조시켜 용매와 같은 휘발 성분들을 제거하여 얻어진 하소 생성물이 될 수도 있다. 상기한 바와 같은 탄소질 물질, 알칼리토 금속 화합물 및 알칼리 금속 화합물이 이 하소 생성물을 제조하는 데 출발 물질로서 사용될 수도 있다.

전형적인 하소 생성물은, 탄소질 물질 분말, 소석회 및 칼륨 화합물을 함유하는 혼합물을 소석회의 역소석회화 반응을 야기시켜 탄소가 남도록 하며 진행시키기에 충분한 조건하에서 하소함으로써 얻어진 것이거나, 탄소질 물질 분말, 탄산 칼슘 및 칼륨 화합물을 함유하는 혼합물을 탄산칼슘의 분해 반응을 야기시켜 탄소가 남도록 하며 진행시키기에 충분한 조건하에서 하소함으로써 얻어진 것이 좋다. 이 혼합물에 배합된 칼륨화합물은 분말 형태나 수용액 형태가 될 수도 있다.

이 혼합물은 바람직하게는, 각각의 입자 크기가 100㎛ 이하인 출발 물질을 균일하게 혼합된 과립화된 생성물이 될 수도 있는데, 이 혼합물의 제조 방법은 혼합된 출발 물질의 중량을 재고, 적절한 양의 물을 첨가하여 혼합하는 것으로 대체될 수도 있다. 혼합기는 혼합과 과립화를 동시에 수행할 수 있는 것이 유리하게 이용될 수도 있지만, 혼합과 과립화가 따로 수행되는 것이 될 수도 있다. 예를들면, 헨쉘 혼합기(Henschel mixer)와 버티칼 혼합기(vertical mixer)기 혼합과 과립화를 동시에 실시하는 용도로 이용될 수도 있지만, 헨철 혼합기 또는 V-유형의 혼합기로 출발 물질을 혼합시킨 후에, 과립화를 트레이 유형의 고립기(tray type granulator) 또는 드럼 펠렛기(drum pelletizer)로 수행할 수도 있다.

혼합과 과립화 하에서, 상기한 바와 같은 수용성 용액 또는 물에 더하여, 알맞은 양의 결합제가 배합될 수도 있다. 폴리비닐 알콜(PVA)과 같은 유기 결합제가 결합제로서 사용될 수도 있다. 산화 알루미늄 기초 결합제 또는 산화규소 기초결합제와 같은 무기 결합제도 사용될 수도 있지만, 이와 같은 무기 결합제는 제조된 분해 반응 조성물의 작용에 영향을 미치지 않는 양으로 사용되어야만 한다.

혼합되고 과립화된 생성물의 하소는 물과 휘발성 성분을 제거하고 적절한 강도의 하고 생성물이 얻어질 수 있도록 하는 조건하에서 실시되어야만 한다. 출발 물질의 탄소가 산화 반응을 통해 소모되는 것을 방지하기 위해서는, 이 열처리를 비활성 대기 조건하에서 실시되는 것이 바람직하다. 그러므로, 비활성 대기 하에서, 고온로 열처리하는 것이 가능하게 되고, 높은 강도의 하소 생성물이 얻어질 수 있다. 하소하는 위해서는, 회전식 화로(rotary kiln) 및 정류로(stationary furnace)와 같은 연속 장치가 사용될 수 있다.

바람직하게는, 본 발명에 의한 분해 반응 조성물은 물함량이 낮아서, 이 분해 반응 동안에 수증기압이 거의 발생하지 않아, 내부 대기에서 800℃까지 가열될 때, 중량으로 15% 정도의 수분 방출량이 나타난다.

상기한 바와 같은 반응 조성물을 사용하여 플루오르탄소를 분해하는 공정과 장치가 다음에 기술될 것이다.

본 발명에 의한 플루오르탄소의 분해 반응 처리는, 처리되는 플루오르탄소 함유 기체를 이 반응 조성물 로 채워진 반응기를 통과시킴으로써 수행될 수도 있다. 이 반응 조성물의 온도 또는 반응 온도는 200℃ 이상으로 유지될 수도 있으며, 이 처리는 비산화성 또는 약산화성 대기 하에서 실시될 수 있다.

조정된 반응 온도와 반응용 대기 기체는 플루오르탄소의 종류에 따라 알맞게 선택하는 것이 좋다. 예를 들어 퍼플루오르탄소(PFC), 하이드로플루오르탄소(HFC), 하이드로클로로플루오르탄소(HCFC) 및 클로로플루오르탄소(CFC)의 경우, 이들을 충분히 분해시킬 수 있는 분해 반응 온도의 최소치가 이 플루오르탄소의 종류에 따라 달라지며, 본 발명자들은 테스트를 통해 이 플루오르탄소들이 상기한 바와 같은 순서대로 분해 반응 온도의 최소치를 갖는다는 것을 알게 되었다. 분해 반응의 효율성이 피처리 기체에서의 산소 함유 유무에 무관하게 높은데, 이는 알칼리금속을 함유하는 본 발명에 의한 반응 조성물이 알칼리 금속을 함유하지 않은 반응 조성물에 비해 높은 반응 활성을 갖게 되는데 그 이유가 있다고 생각되어 진다. 그러므로, 이 분해 반응이 비산화성 대기 하에서 충분하게 실시될 수 있을지라도, 이 분해 반응은 부피로 0.01-25%의 산소를 함유하는 피처리 기체의 대기에서와 같은 약산화성 대기에서 보다 유리하게 실시될 수도 있다. 이 피처리 기체에서의 플루오르탄소 농도는 정확하지는 않으며, 다음 실시예에 기재한 바와 같이 100% 플루오르탄소 기체가 분해될 수 있긴 하지만, 이 피처리 기체는 비활성 기체 또는 산소 함유 기체에 희석될 수도 있다. 따라서, 분해되는 플루오르탄소의 종류, 피처리 기체내의 플루오르탄소 농도, 피처리 기체내의 산소 함유 기체 농도, SV(표면속도), LV(선형속도), 나머지 기체들이 혼합되는 기체의 조건들, 및 본 발명에 의한 반응 조성물의 조성물과 유형에 따라, 바람직한 분해 반응 온도가 달라질 수도 있다. 예를 들면, SV가 낮을 경우에는, 바람직한 분해 반응이 낮은 온도에서 조차도 얻어질 수 있다.

그러므로, 이 반응 처리 조건을 적절하게 선택함으로써, 플루오르와 탄소로 이루어진 퍼플루오르탄소와, 플루오르, 수소 및 탄소로 이루어진 하이드로플루오르탄소, 및 플루오르, 탄소, 및 플루오르 이외의 할로겐 원소로 이루어진 할로겐 치환된 플루오르탄소에 대해 본 발명에 의한 플루오르탄소의 분해 반응 처리를 높은 효율성으로 수행할 수 있다.

상기한 바와 같은 반응 조성으로 채워진 반응기와, 반응기로 유입되는 피처리 기체 입구, 반응기로부터 처리된 기체의 방출을 위한 기체 출구, 반응기를 둘러싸는 로, 이 로내의 대기 온도를 200℃ 이상으로 상승시키기 위한 용도의 열원, 상기한 바와 같은 피처리 기체 출구와 플루오르탄소 함유 기체원을 연결하는 연결관, 및 필요에 따라, 가스 출구에 이르는 튜브에 의해 연결되는 배기 가스 산화기로 이루어진, 플루오르탄소 분해 장치로, 이 분해 반응 처리는 실시될 수 있다.

도1은 본 발명의 첫번째 및 두번째 관점에 의한, 본 발명의 공정을 실시하기 위한 장치의 일례를 나타낸 것이다. 이 도면에서, 1은 금속 반응기(튜브)인데, 이는 탄소와 한 가지 이상의 알칼리토 금속 또는 한 가지 이상이 알칼리토금속 및 한 가지 이상의 알칼리 금속으로 이루어진 반응 조성물 2로 채워진 것이다. 이와같은 일례는 수직으로 세워진 튜브형 반응기 1을 갖고, 이 반응 조성물 2가 고정된 기체 투과성 막3위에 놓여 있다. 이 반응기 1의 금속 튜브는 스테인레스 스틸 또는 니켈 시초 합금으로 제조될 수도 있다.

이 반응기 1은 가열로 4내에 놓이게 된다. 도면에 나타낸 바와 같이, 이 가열로 4의 가열원은 전기적으로 열을 발생시키는 발열체를 갖는 전열기 5이며, 이 로내의 대기 6의 온도를 전열기 5로 바람직한 온도로 상승시키고, 이 로 내부의 열은 이 금속 반응기 벽을 통해 반응 조성물 2로 전달된다. 이 로내의 대기 6의 온도를 바람직한 온도로 상승시킬 수 있기만 하면, 이 열원은 전열기로 한정되지는 않는다. 예를 들면, 연소 배기 가스와 같은 고온의 기체도 또한 이 열원으로서 사용 될 수도 있다.

피처리 기체 주입구 7이 가열로 4의 내부에 있는 반응기 1에 장착되고, 이 피처리 기체 주입구 7은 튜 브로 플루오르탄소가 담긴 콘테이너 8에 연결된다. 이 콘테이너 8은 필요에 따라, 가열시켜 이 콘테이너 8내부의 플루오르탄소 기체의 압력을 상승시키기 위해, 가열 도구 9로 간접적으로 가열한다. 유량 조정 밸브 11이 또한 이 콘테이너 8과 기체 방출 튜브 10사이에 장착된다. 도1에서의 예에서, 산소 기체 실린더 12와 질소 기체 실린더 13이 콘테이너 8에 부가하여 따로 제공되어서, 산소 기체와 질소 기체가 유량 조정 밸브 14, 15가 장착된 기체 방출 튜브16, 17을 통해 기체 헤더(gas header)18에 주입되면, 이 플루오르탄소가 이 헤더 18에 주입되고, 담체로서 질소 기체가 이 플루오르 탄소기체와 혼합되며, 산소 기체가 임의로 이에 혼합될 수도 있고, 이 이후에, 이 헤더 18에서 혼합된 피처리 기체는 기체 주입 튜브 19를 통해 반응기 1의 주입구 7에 연결된다.

이와 같은 예에서 선택적으로, 이 플루오르탄소, 질소 및 산소를 단일 콘테이너에서 혼합된 기체로 미리 혼합시켜 이 혼합된 기체를 직접 피처리 기체 주입구7에 주입하기 위해 제조하거나, 산소 기체를 이 방출 튜브를 따라 첨가하며, 이 질소 기체를 이 플루오르탄소를 콘테이너로부터 완전하게 주입시키도록 콘테이너 8에 주입시킬 수도 있다. 어떤 경우에서든지, 바람직하게는, 산소 기체 주입 튜브를, 임의로 콘테이너 8자체에 연결시키거나, 이 콘태이너 8로부터 피처리 기체 주입구 7로 연결된 튜브에 연결시킬 수도 있다.

추가적으로, 배기가스관 21은 이 반응기 1의 기체 출구 20에 연결되고, 이와 같은 배기 가스관 21은 기체 방출 튜브 23이 장착된 할로겐 원소 흡수조 22에 연결된다. 샘플링 튜브 24는 배기 가스관 21에 연결되고, 샘플화된 기체는 샘플링 튜브 24를 통해 기체 분석기 25로 주입된다.

도2는 이 반응기로부터 방출되는 배기 가스용의 배기 가스관 21에 연결된 배기 가스 산화 장치 26이 장착된 다른 일례를 나타낸 것이다. 이 배기 가스 산화 장치 26은 이를 통과하는 배기 가스 전량이 실질적으로 촉매층 27도 또한 통과할 수 있도록 고안되고, 이 촉매층 27은 CO를 CO₂로 산화시키는 반응을 촉진시키는 산화촉매로 채워진다. 사용되는 촉매는 내열 담체에 지지되어 있는 플래트늄 또는 팔라듐과 같은 노블 금속 촉매, 또는 호프칼리트(hopcalite) 촉매가 좋다. 산소 주입 튜브 28이 또한 연결하여, 이 배기 가스가 상기 배기 가스 산화 장치 26에 주입되기 전에 이 배기 가스에 산소를 첨가하고, 이 산소 주입 튜브 28의 유량 조정 밸브 29로 산소 공급원 30으로부터 배기 가스에 첨가되는 산소의 양을 조정한다. 튜브 35가 질소 기체 34를 첨가시키기 위해 배스 기관 21에 산소 도입 지점으로부터 상부기류 지점으로 장착하여, 이 배기 가스를 이와 같은 튜브 35로부터 공급되는 질소 기체 34와 혼합시킨 후에, 산소 기체를 유입시킴으로써, 이 배기 가스의 산소 농도를 낮춰서, 배기 가스에서 CO 농도가 높은 경우일지라도, 산소가 도입되는 순간에 발생하는 CO의 CO₂로 연소 반응 현상을 조절할 수 있다. 공기가 이 배기 가스에 첨가되는 산소 공급원 30으로 사용될 수도 잇다. 그리고나서, 이 배기 가스 산화 장치 26을 통과한 배기가스는 할로겐 원소 흡수조 22에 도1에서와 같은 경로에 의해 주입된다. 이 배기 가스의 일부를 샘플링하기 위한 샘풀링 튜브 24가 장착시켜, 샘플화된 배기 가스를 이 샘풀링 튜브 24를 통해 기체 분석기 25에 주입시킨다.

도1과 도2에 도시한 장치에서는, 가열로 4내부의 대기 온도가 이 콘테이너 벽을 통해 이 반응기 1내의 반응물 2로 전이되는 것이긴 하지만, 반응에 기인한 열평형과, 유입 기체와 배기 가스의 유입과 방출에 의한 열용량의 평형의 결과로서 이 온도가 또한 달라지는데, 결론적으로, 온도 센서(열전대) 31을 도면에 도시한 바와 같이, 반응 조건물 2의 중앙부 정도에 삽입시킴으로써 반응 영역의 온도를 온도계21로 관찰하여, 열원5로부터의 열량 공급을 바람직한 온도가 유지될 수 있도록 조절할 수도 있다. 부가적으로, 온도 센서 33을 사용하여 가열로 4의 내부 대기 6의 온도를 관찰한 것을 기준으로 가열로 자체의 온도를 조절 하여 알맞게 유지할 수도 있다.

이와같이 하여, 이 피처리 기체의 플루오르탄소는 거의 완전하게 분해되면(거의 100% 분해율임), 이 분해된 플루오르가 이 반응 조성물 내의 알칼리토 금속과 반응하여 알칼리토 금속 플루오르화물이 형성되어, 배기 가스에 함유된 플루오르탄소 또는 플루오르가 제거된다. 이 배기 가스의 CO모두가 이 배기 가스 산화 장치 26에 의해 CO₂로 산화될 수도 있다.

도3은 반도체 제조 공정으로부터의 플루오르탄소에 대한, 본 발명에 의한 분해 반응 처리의 일례를 나타낸 것이다. 이 반도체 공정으로부터의 배기 가스에 함유된 플루오르탄소 37은 일반적으로 튜브 38을 통해 통상의 진행단계 36에 주입된다. 본 발명에 따라 적용시킬 경우에는, 이 플루오르탄소 공급 튜브 38은 상기 반응기 1의 피처리 기체 주입구 7에 연결시킨다. 여기에 도시한 일례에서는, 공급 튜브 30으로부터 트리-웨이 밸브를 통해 분지 튜브(branching tube) 40에 이르게 되고, 이 분지 튜브40은 피처리 기체 주입구 7과 연결된다. 질소 공급 튜브 41이 또한 분지 튜브 40에 연결되고, 질소 기체 공급원 42로부터 질소 기체가 분지 튜브 40에 유량 변속 방식으로 가압 펌프된다. 따라서, 이 트리-웨이 밸브 39가 이 분지 튜브 40으로부터의 출발 물질 기체 유량을 감소시키도록 조정될 경우에도, 질소 기체공급원 42로부터 질소 기체의 필요량이 한층 증가되어 유입됨으로써, 피처리 기체주입구 7에 이르는 출발 물질 기체가 실질적으로 일정한 유속을 갖도록 한다.

도4와 도5는 열원이 반응기 1내에 있어, 열이 반응기 내부로부터 반응 조성물2로 전달되는 본 발명의 일례를 나타낸 것이다. 이와 같은 도면에서 44는 반응기 1을 둘러싸고 있는 내열 화로 물질이며, 7은 반응기에 연결되는 피처리 기체 주입구이고, 20은 이 반응기로부터 연결되는 기체 배출구이다.

도4에 도시된 경우, 전기적으로 발열하는 발열체 43이 반응 조성물 2로 채워진 이 층의 내부에 놓여 있고, 이 발열체 43은 내시성, 내열성 커버로 덮여 있다. 이와 같은 예에 따르면, 열이 반응 조성물로 채워진 내부층으로부터 전달되어, 이 반응 조성물을 바람직한 온도까지 상승시키는 온도 상승률을 증가시킬 수 있으며, 열손실도 최소화할 수 있다.

도5에 도시된 경우에서는, 이 반응기 1의 내부는 반응 조성물 2로 채워진 층과 가열층으로 분리되어, 이 반응기 1로 유입되는 피처리 기체가 이 가열층을 경유해 반응 저성물 충진층으로 유입되도록 고안되었다. 이 가열층에서는, 전열기용 발열체 46이 반응기 뚜껑 45위에 세워져 있어, 피처리 기체는 이 가열층을통과하며, 이 이후에 이 반응 조성물 2에 전달되는 열을 얻게 된다. 이와 같은 일례에서는 전열기가 이 반응기의 내부에 놓여 보다 큰 열의 이용 효율성을 얻을 수 있고, 발열체 46이 반응 조성물 또는 반응 후의 기체와 접촉하지 않기 때문에 이 발열체 46의 손상이 최소화 된다는 장점이 있다.

도6은 열원이 장착된 반응기1로 유입되기 전의 피처리 기체와, 반응기2에서 배출된 배기 가스 사이의 열교환을 위해 배치된 열교환기48이 제공된, 본 발명에 의한 일례를 나타낸 도면이다. 이 열교환기48은 이 열을 재활용해서 열원에 의해 소모되는 열을 감소시키기 위해, 배기 가스의 열을 피처리 기체에 전달한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 장치의 경우, 충진된 반응 조성물이 전부 소모되면, 이 분해 반응은 종결된다. 이 반응의 종결점은 배기 가스에 플루오르탄소 또는 그 외의 플루오르 화합물이 검출되기 시작하는 때를 기준으로 결정될 수도 있다. 이 반응이 종결되면, 이 장치의 기능을 중지시키고 이 반응을 재개할 수 있도록 반응 조성물을 재배치시키는 배치(batch) 시스템을 채용함으로써, 플루오르탄소를 동일한 장치로 연속해서 분해시킬 수도 있다. 이 배치 시스템을 연속 방식으로 수행하기 위해서는, 한 개의 장치가 가동될 경우에, 다른 장치의 반응 조성물이 대체되고, 첫 번째 장치가 중지되면, 기체의 흐름이 나머지 장 치로 조정되어 연결될 수 있도록 고안된 이중 스위칭 시스템을 채용할 수 있도록, 다수의 유사 장치를 연속적으로 배치시킬 수도 있다. 부가적으로, 반응 조성물을 이 반응기에 연속적 또는 간헐적으로 주입하고, 이 반응기로부터 사용된 반응 조성물을 연속적으로 또는 간헐적으로 제거하는 고안을 이용함으로써, 동일한 장치를 장기간 연속적으로 가동시키는 것이 가능하다.

도7은 트리클로로트리플루오르에탄(CFC-113) 유입 부피와 CFC-113 분해율의 상관 관계를 나타낸 그래프인데, 다음의 대조 실시예들과 마찬가지로, 구성 성분으로서 염소를 함유하는 CFC-113의 분해 반응 처리의 경우, 이 CFC-113의 농도는 10 vol%이고, 기체 유속은 0.15 L/min이며, 이 반응 조성물 내에서의 C/CaO 몰비는 1.67이고, 이 반응 조성물의 최대 온도는 800℃이며, 이 피처리 기체내의 산소 농도가 0%와 10%인 경우이다. CFC-113의 분해율은 나중에 기술하게 될 것이며, 이 CFC-113의 유량은 해당 분해율에 이를 때까지 반응기에 유입된 CFC-113의 누적량이다. 도7의 결과들은, 구성성분으로서 염소가 함유된 클로로플루오르탄소의 분해 반응 처리의 경우에, 피처리 개체내에 산소를 함유하는 것이 이 분해율을 현저하게 저하시키는 것을 보여준다.

한편 도8은 퍼플루오르에탄(FC-116)의 유입 부피와 FC-116 분해율의 상관관계를 나타낸 그래프인데, 다음의 실시예 1과 마찬가지로, FC-116의 분해 반응 처리의 경우, 이 FC-113의 농도는 10 vol%이고, 기체 유속은 0.15 L/min이며, 이 반응 조성물 내에서의 C/CaO 몰비는 1.67이고, 이 반응 조성물의 최대 온도는 800℃이며, 이 피처리 기체내의 산소 농도가 0%와 10%인 경우이다. 즉 도8의 경우는 분해 반응용 기체로서 사용된 트리클로로플루오르에탄이 퍼플루오르에탄으로 대체되는 것을 제외하고는, 도7에서와 같은 반응 조건하에서 진행된다. 하지만, 도8에서는, 피처리 개체내에 산소를 함유하지 않음으로써, 이 분해율이 현저하게 저하시키는 것을 보여준다.

도9는 가열시스템이 실시예1에서와 같이, 전열기에 의한 가열을 기준으로 한 경우와, 또한 마이크로파에 의한 가열을 기준으로 한 경우에 대한 퍼플루오르에탄소(FC-116)의 분해율의 차이를 나타낸 그래프이다. 이 두 경우 모두에서, 반응조건은, 플루오르탄소의 농도는 10 vol%, 기체 유속은 0.15 L/min 및 이 반응 조성물 내에서의 C/CaO 몰비는 1.67로 하였으며, 마이크로파에 의한 가열은 이 반응 튜브가 마이크로파 투과성 세라믹 물질로 제조하여, 마이크로파 조사 장치 내부에 배치한다는 것을 제외하고는, 다음에 기술된 실시예 1에서와 같은 동일 용량을 갖는 반응 장치를 사용하여 실시하였다.

도9에서의 결과에 의해 밝혀진 바와 같이, 전열기로 가열한 경우에는 이 반응 튜브내의 반응 조성물의 최대 온도가 시종 일관되게 800℃로 유지되고, FC-116의 누적 유량이 약 40g 정도가 될 때까지 분해율이 거의 100%가 되었으며, 이 유량이 약 55g이 되었을 때, 95%로 떨어졌다. 하지만, 마이크로파에 의한 가열의 경우에는, FC-116의 누적 유량이 약 20g정도가 될 때, 분해율이 떨어지기 시작했고, 반응 조성물의 온도가 800℃로 유지되지 못하였으며, 이 분해율과 반응 조성물의 온도는 그 이후에 급격히 떨어졌다. 특히 FC-116의 누적 유량이 약 29g에 이르면, 분해율이 95%가 되고, 반응조성물의 온도가 600℃가 되었으며,그 이후에는 둘다 급격히 떨어져, 분해 반응 처리를 실용성이 없게 만들었다. 이는 마이크로파에 의한 가열의 경우, 이 반응 조성물(특히 탄소)이 피처리 기체내의 산소에 의해 산화되어 마이크로파에 의한 가열로 장기간 동안 의도하는 반응 조성물의 온도를 유지하는 것이 불가능하게 되는 것 때문이라고 여겨진다.

[실시예 1]

본 발명에 의한 공정은 도1에 도시한 바와 같은 원리를 기준으로 한 장치를 사용하여 실시하였다. 즉, 내경 28mm, 길이 1000mm인 오스테나이트(austenite) 스테인레스강(SUS304) 반응 튜브를 전기 발열을 기준으로 발열체(칸탈합금 : kanthal alloy)가 장착된 관형의 로(전기용량 : 20KW)의 축 중심을 따라 삽입하 고, 원료 물질로서 골탄과 소석회를 사용하여 제조된 반응 조성물 입자 100g으로 이 반응 튜브 내부의 로 중심을 채웠다. 최대입자 크기가 250㎛인 골탄과 최대 입자 크기가 250㎛인 소석회를 중량비 1 : 3으로 배합하고, 헨쉘 혼합기로 혼합시켜 과립화하기 위해 물을 첨가한 후에, 110℃로 4시간 동안 건조시키고, 탈수와 하소를 위해 질소 기체하에서 800℃로 8시간 동안 가열시키고, 최종적으로 이와 같이 제조된 하소 생성물을 1.4-4.0mm의 입자(팰렛)로 분쇄시킴으로써, 이 반응 조성물을 제조하였다. 고체 탄소 78%, 휘발성분 9%, 애쉬(ash) 3% 및 물 10%로 이루어진 원료 골탄물질과, 원료 소석회 물질은 JIS R9001의 표준제품이였다. 이와 같이 제조된 반응 조성물 팰렛을 분석하여, 주성분으로서 탄소(C)와 산화칼슘(CaO)을 몰비C/CaO 1.67로 함유하는 것을 알게 되었다. 반응하는 동안의 반응 조성물의 온도를 측정하기 위해, 열전대를 이 충진된 반응 조성물에 삽입하였다.

퍼플루오르에탄(C₂F₆)을 분해 반응용 플루오르탄소로서 사용하고, 도1에서와 같이, 질소 기체가 상기한 바와 같은 반응 튜브에 담체로서 유입되는 동안에, 산소 기체가 퍼플루오르에탄에 첨가되었다. 이 때에 피처리 기체의 유속은 0.15L/min으로 일정하게 유지시키고, 산소 기체의 첨가량만을 변화시키면서 5가지의 테스트(시험번호 1-5)를 실시하였다. 이 모든 경우에서, 이 피처리 기체 내의 플루오르탄소의 양은 10 vol%로 일정하게 유지하였다. 이 피처리 기체를 도입하는 동안 발열체에 전류를 통하게 하고, 이 반응 조성물 중심에서의 온도가 800℃에 이르도록 고정시킴으로써, 모든 테스트들을 실시하였다. 이 반응 동안에, 이 반응 조성물의 중심(이 반응 조성물단 내에서의 최대 온도 지점)에 삽입된 열전대에 의해 측정된 것이, 800℃의 온도를 유지할 수 있도록, 관형의 로에 대한 전류를 조절하였다. 이하 이와 같이 유지되는 반응 온도를 "최대 반응 조성물 온도"라 하고자 한다.

도1에 도시한 바와 같이, 이 반응 튜브로부터 방출되는 배기가스의 일부가 연속적으로 샘플화되어, 기체 분석기로 주입되고, 그 나머지는 가성 소다수로 충진된 플루오르 흡수조를 통과하고, 시스템 밖으로 배출된다. 이 배기 가스는 배기 가스 내의 플루오르탄소 및 플루오르 화합물, O₂, N₂, CO₂및 CO에 대해 분석하였다. 기체 크로마토그래피를 플루오르탄소, O₂, N₂및 CO₂용으로 사용하였으며, CO기체 분석기 튜브를 CO용으로 사용하였고, 이온 크로마토그래피를 그 외의 플루오르 화합물용으로 사용하였다.

다음 표1에 각각의 테스트(시험번호 1-5)에 대한 이 반응 조건과 반응 결과를 나타내었다. 표1에 반응 결과 칼럼으로 나타낸, 30분 이후의 분해율, 플루오르 탄소량과 이 반응 조성물 CaO 소비율은 다음과 같은 방식으로 결정하였다.

30분 이후의 분해율

이 배기 가스 내에 남아 있는 플루오르탄소의 양을 반응 개시 30분 후에 취한 배기 가스 샘플로부터 측정하고, 이 피처리 기체내의 플루오르탄소에 대한 이 배기 가스내의 플루오르탄소의 백분율로서 나타내었다.

플루오르탄소 분해량(g)

이것은 반응이 종결점까지 분해되는 플루오르탄소의 양이다. 이 반응 종결점은 이 분해율이 95%로 떨어지는 점이 된다. 이 분해율은 30분마다 배기가스로부터 30분 마다의 분석치가 측정되고, 이 30분 동안의 분해량은 이 시간까지 분해율에 의해 증가된, 매 30분 동안에 유입된 플루오르탄소량의 값이므로, 이 플루오르탄소 분해량(g)은 반응개시로부터 분해율이 95%로 떨어질 때까지, 분해량에 대한 누적치가 된다.

반응 조성물 CaO 소모율

이것은 반응의 종결점까지 소모되는 반응 조성물에서의 CaO의 백분율이다. CaO의 소모는 CaF₂가 생성됨으로써 발생한다고 생각되어지며, 이 반응의 종결점까지 분해된 플루오르탄소에서의 플루오르의 누적량 과 배기 가스에서 검출되는 플루오르의 누적량으로부터, Ca와 결합된 플루오르의 누적량을 측정한 후에, 이 반응의 종결점까지 소비된 CaO의 양을 산측한다.

다음 표1에서의 결과들은 피처리 기체에서의 산소 농도가 0%인 시험번호 1의 경우에, 30분 후의 분해율은 거의 100%에 이르긴 하지만, 이 반응 종결점까지 분해된 플루오르탄소의 양은 13g인데, 시험번호 2-4와 같이 보다 높은 산소 농도로는, 30분후의 분해율이 역시 100%에 이르고, 반면에 반응 종결점까지 분해된 플루오르탄소의 양이 각각 31, 51 및 52g으로 증가되었다. 시험 번호 5에서와 같이 산소 농도가 더욱 높아진 경우에는, 반응 종결점까지 분해된 플루오르탄소의 양은 약간 낮아졌다. 또한, 시험번호 3과 4의 경우에 CO측정에 의해 나타난 바와 같이, 산소 첨가량이 보다 많았던 시험번호 4가 시험번호 3보다 배기가스 내에서의 CO의 양이 보다 많았다.

[실시예 2]

피처리 기체 내에서 5vol%의 일정한 산소 농도를 유지하고 C/CaO 몰비가 다양한 반응 조성물들을 사용한 것을 제외하고는, 실시예1에서 상기한 바와 같은 방법으로 테스트들(시험번호 6-9)을 실시하였다. 골탄과 소석회의 혼합 비율을 다양하게 하여, 팰렛에서의 C와 CaO의 양을 측정하고, 이 측정치로부터 이 반응 조성물의 C/CaO 몰비를 결정하였다. 이 테스트는 다음 표1에 나타내었다. 이 결과들은 퍼플루오르탄소에 대한 반응 종결점까지 분해량이 C/CaO 몰비에 의해 영향을 받는다는 것을 증명하는 바이다. 본 실시예에서 C/CaO몰비 1.7정도로 가장 좋은 결과를 얻었다.

[실시예 3]

퍼플루오르에탄 대신에 퍼플루오르메탄을 사용한 것을 제외하고는, 실시예1에서 상기한 바와 같은 방법으로 테스트들을 실시하였다. 산소 농도를 0%(시험 번호 10)와 10%(시험번호 11)로 변화시켰다. 이 테스트 결과들은 다음 표1에 나타내었으며, 본 실시예에서도 역시 반응 종결점까지 분해량이 산소를 첨가시킴으로써 상당히 증가되었다는 것을 알 수 있다.

[실시예 4]

퍼플루오르에탄 대신에 트리플루오르메탄을 사용한 것을 제외하고는, 실시예1에서 상기한 바와 같은 방법으로 테스트들을 실시하였다. 플루오르탄소 농도와 산소 농도 모두를 5%로 유지하고, 기체 유속을 0.12L/min으로 하고, 이 반응 조성물 C/CaO의 몰비 1.67로 한 채, 최대 반응 조성물 온도를 다양하게 하였다.(시험 번호 12-17) 다음 표1에 나타낸 이 테스트들의 결과들을 통해, 최대 반응 조성물의 온도가 400℃미만인 경우에는, 30분 후의 분해율이 낮았지만, 이 온도가 400℃를 초과하여 상승됨에 따라, 거의 100%까지의 분해율이 달성되었음을 알 수 있다.

[비교예]

구성 성분으로서, 클로린을 함유하는 트리클로로트리플루오르에탄으로, 실시예1에서 상기한 바와 같은 방법에 의한 분해 반응 처리를 실시하였다. 이 반응 조건과 반응 결과들을 다음 표1에 나타내었다. 본 대조에의 경우에서, 피처리 기체내에 산소가 존재하지 않을 경우에 분해량이 보다 많아진 반면에(비교예1), 산소가 함유될 경우에 이 분해량이 감소되었다(비교예 2).

[실시예 5]

실시예 1의 시험번호 3에서와 같은 반응 조건하에서 퍼플루오르에탄으로 분해 반응 처리를 실시하였지만, 도2에 나타낸 바와같이, 이 배기 가스에 질소를 첨가한 후에 산소를 첨가하여(CO농도 : 20%), 이 가스를 배기 가스 산화 장치26에 주입시키고 촉매층 27을 통과시켰다.(시험번호 18). 질소 첨가 유속은 5.0 L/min, 산소 첨가 유속은 1.5L/min으로 하고, 사용된 촉매는 상업적으로 이용가능한 0.5% 플래트늄 담지 알루미나 제품(Nikki Kagaku, KK.)이였다. 다음 표 1에 나타낸 결과들은 이 배기 가스에서의 CO농도가거의 0%에 이른다는 것을 보여준다.

[실시예 6]

이 반응 온도가 700℃인 것을 제외하고는, 실시예 1의 시험번호 3에서와 같은 반응 조건 하에서, 퍼플루오르에탄으로 분해 반응 처리를 실시하였다(시험 번호 19). 다음 표 1에서의 이들 결과들은 800℃였던 시험 번호 3에 비해 약간 낮아지기 했지만, 분해 반응이 역시 비슷하였다는 것을 보여준다.

[실시예 7]

트리플루오르메탄(CHF₃) 대신에 1, 1, 1, 2-테트라플루오르에탄(C₂H₂F₄)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 4에서 상기한 바와 같은 방법으로 테스트를 실시하였다(시험 번호 20). 여기서, 최대 반응 촉진 온도는 350℃이었다. 다음 표1에서의 결과들은 비록 350℃에서였음에도 불구하고, 100% 근처의 분해율이 얻어짐을 보여준다.

표 1a

표 1b

[실시예 8]

본 발명에 의한 공정을 도1에 도시한 바와 같은 원리를 기준으로 한 장치를 사용하여 실시하였다. 즉, 내경 16mm, 길이 30mm인 Inconel 600(상표) 반응 튜브를 전기 발열을 기준으로 발열체(칸탈 합금)이 장착된 관형의 로(전기 용량 : 0.4KW)의 축 중심을 따라 삽입하고, 플루오르탄소를 분해하기 위한 반응 조성물 35g으로 이 반응 튜브 내부의 로 중심을 채웠다.

이 반응 조성물은 출발 물질로서 골탄, 소설회 및 수산화칼륨을 사용하여 다음과 같은 방법에 의해 제조하였다.

최대 입자 크기가 250㎛인 골탄과 최대 입자 크기가 250㎛인 소석회 및 수산화칼륨을 다양한 비율로 혼합하고, 물을 첨가하여 이 혼합물을 과립화하였다. 그 후에, 이 과립화된 혼합물을 110℃로 4시간 동안 건조시키고, 탈수시키고, 하소시키기 위해 800℃로 8시간 동안 가열시키고, 이와 같이 제조된 하소생성물을 최대 입자 크기가 10mm이며, 평균입자 크기가 3mm인 팰렛을 얻을 수 있도록 알맹이 처리를 하였다.

고체 탄소 78%, 휘발성분 9%, 애쉬 3% 및 물 10%로 이루어진 출발 물질 골탄과, 출발 물질 소석회는 JIS R9001의 표준 제품이었으며, 사용된 수산화칼륨은 제1급 시약이였다. 이와같이 제조된 반응 조성물 팰렛을 분석하여, 주성분으로서 탄소 물질(C : simple substance carbon)과 산화칼슘(CaO), 및 미량의 칼륨(K)이 함유된 것을 알게 되었다. 이 반응조성물의 중량을 기준으로, C, Ca와 K또는 이들 반응 조성물 팰렛과 이 성분들의 총중량(%로)을 다음 도2에 나타내었다.

이 반응 기체 유속을 0.17L/min으로 하고, 이 피처리 기체 내에서의 플루오르탄소의 양은 5 vol%으로 하고, 이 반응 조성물 중심에서의 온도, 즉 최대 반응 조성물 온도가 700℃인 것을 제외하고는 실시예 1에서 상기한 바와 같은 방식으로 퍼플루오르에탄(C₂F₆)을 분해 반응시켰다.

채용된 반응 조건들과 실시예1에서 상기한 바와 같은 방식으로 측정된 반응 결과들을 다음 표 2에 7가지 테스트 각각에 대해 나타내었다.(시험번호 21-27)

표 2

상기 표 2에 나타낸 결과들을 통해, 모든 테스트들에서, C₂F₆가 반응 온도 700℃로 분해되었으며 30분 후의 분해율이 반응 조성물 내에서의 K농도에 따라 증가 되었다는 것을 알 수 있다. 즉, 이 분해율은 Ca에 대한 K의 원자비가 0.4-1.0인 경우에 약 100% 정도가 되었으며, 분해량이 Ca에 대한 K의 원자비가 0.06인 경우에 최대치였다. 시험 번호 21-23에서의 결과로부터 보여지는 바와 같이, Ca에 대한 K의 원자비가 0.04 미만에서 분해 반응이 일어나긴 하지만, 반응 온도 700℃로는 분해율이 낮았다. 반면에, 시험 번호24에서 보이는 바와 같이, K농도가 너무 높으면, 이 분해 반응의 효율성은 저하된다. 본 실시예에서는, 시험 번호 25, 26 및 27을 비교함으로써, Ca/C의 원자비가 약 1/0.06에 해당되는 K농도에서 분해 반응의 효율성이 최대가 됨이 밝혀졌다.

[실시예 9]

수산화칼륨 대신에 다음 표3에 나타낸 바와 같은, 그 이외의 칼륨 화합물을 제외하고는 실시예 8에서 상기한 바와 같은 방법을 반복하였다. 이 결과는 다음 표 3에 나타내었다.

표 3

상기 표3에 나타낸 바와 같이, 칼륨 공급원으로서 칼륨 탄산염, 알루민산염, 인산염, 황산염 및 질산염을 사용한 모든 경우에서, 700℃로 분해율이 대략 100%가 되었다.

[실시예 10]

칼륨을 함유하지 않은 반응 조성물을 사용한 것을 포함해서, 반응 조성물에 배합된 칼륨의 양을 다양화하고, 산소를 함유하지 않은 피처리 기체를 사용한 것을 포함해서, 피처리 기체 내에서의 산소 함량을 다양화한 것을 제외하고는, 실시예 8에서 상기한 바와 같은 방법을 반복하였다. 이 결과는 다음 표 4에나타내었다.

표 4

상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 칼륨을 함유하지 않은 반응 조성물을 사용할 경우, 분해 반응 온도가 낮아졌으며, 피처리 기계가 산소를 함유하지 않을지라도, 분해 반응은 만족스럽게 진행되었고, 산소 농도 20vol%에서는 이 분해 반응 효율성이 다소 저하되었다.

[실시예 11]

이 이외의 플루오르탄소를 사용하여 분해 반응시켰으며, 이 피처리 기체 내에서의 산소 함량을 다양화한 것을 제외하고는, 실시예 8에서 상기한 바와 같은 방법을 번복하였다. 이 결과는 다음 표 5에 나타내었다.

표 5

상기 표5에 나타낸 바와 같이, 테스트된 플루오르탄소 모두가 완전히 분해 되었다. 특히, 염소 함유 플루오르탄소는 350℃의 낮은 온도에서도 거의 100%의 분해율로 분해되었다. 피처리 기체 내에 산소가 존재하는 경우와 피처리 기체내에 산소가 존재하지 않는 경우간에는 분명한 차이점이 나타나지는 않았다.

[실시예 12]

Mg(OH)₂가 소석회, Ca(OH)₂대신에 사용되었으며, CF₄가 분해 반응용 플루오르탄소로서 사용되었다는 것을 제외하고는, 실시예 8에서 상기한 바와 같은 방법을 반복하였다. 이 결과는 다음 표 6에 나타내었다.

표 6

상기 표6에 나타낸 바와 같이, 알칼리토 금속으로서 Mg를 사용한 경우에 CF₄가 분해될 수 있었지만, 알칼리토 금속으로서 Ca가 사용된 경우에 비해 분해율이 다소 저하되었다.

[실시예 13]

CF₄가 분해 반응용 플루오르탄소로서 또 사용되었으며, 피처리 기체 내에서의 플루오르탄소의 농도가 100%였다는 것을 제외하고는, 실시예 8에서 상기한 바와 같은 방법을 반복하였다. 이 결과는 다음 표 7체 나타내었다.

표 7

상기 표 7에 나타낸 바와 같이, 플루오르탄소를 희석시키지 않고 100% 농도로 사용한 경우에, 실시예 8에서와 같은 좋은 결과를 얻을 수 있었다.

[발명의 효과]

상기한 바와 같이, 본 발명은 간단한 공정에 의해 플루오르탄소를 완전하게 분해시키는데, 이 분해된 플루오르는 무해한 형태로 결합된다. 결론적으로, 본 발명에 의한 플루오르탄소 분해 반응 공정을 보다 간단해진 장치와 보다 높은 분해 반응 효율성, 및 보다 간단한 분해 반응 생성물의 후처리 방법과 이 반응 조성물이 저렴한 비용을 가능하게 하는, 지금까지 이루지 못했던 효과를 제공하고, 반도체 제조 공정으로부터의 배기 가스에 함유된 플루오르탄소들의 분해 반응에 대한 특히 주목되어지는 기여를 제공할 수 있다는 것이다.

Claims (34)

1. 퍼플루오르탄소 또는 하이드로플루오르탄소 기체를, 탄소와 한 가지 이상의 알칼리토 금속을 함유하는 반응 조성물과 300℃이상의 온도로 산소 기체 20 vol%이하(0%제외)의 존재하에서 접촉 반응시키는 것으로 이루어지는, 플루오르탄소를 분해 반응시키는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 반응 조성물을 탄소질 고체 물질과 한 가지 이상의 알칼리토 금속 화합물로부터 제조하는 방법.
3. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 탄소질 고체 물질이 코크스 분말, 골탄, 석탄, 원료 피치, 차콜, 활성탄 및 카아본 블랙으로 이루어진 군 중에서 선택된 성분 한 가지 이상이고, 상기 알칼리토 금속 화합물이 칼슘, 마그네슘, 바륨, 또는 스트론늄의 산화물, 수산화물, 탄산염 또는 질산염인 방법.
4. 제1-3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분해된 플루오르탄소로부터의 할로겐 성분이 상기 반응 조성물에 고정되는 방법.
5. 제1-4항 중 어느 한 항에 있어서, 퍼플루오르탄소 또는 하이드로플루오르탄소를 함유하는 피처리 기체를 상기 반응 조성물이 채워진 반응기에 연속적으로 또는 간헐적으로 주입하고, 반응 후에 상기 반응기로부터의 배기 가스를 연속적으로 또는 간헐적으로 방출시키며, 상기 피처리 기체가 반응기에 유입되기전에 이 피처리 기체내에 산소 농도가 20vol% 이하가 되도록 산소를 함유할 수 있도록 하거나 포함시키고, 상기 퍼플루오르탄소 또는 하이드로플루오르탄소의 분해 반응에 필요한 열을 반응기 외부로부터 반응 영역에 전달시키거나, 반응기 내부로부터 반응 영역에 전달시키는 것으로 이루어지는 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 반응 영역에 전달되는 열이 전기적 발열체를 이용한 전열기에 의해 발생되는 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 반응 조성물이 금속 또는 세라믹 반응기에 채워지는 방법.
8. 제1-7항 중 어느 한 항에 있어서, 퍼플루오르탄소 또는 하이드로플루오르탄소를 함유하는 피처리 기체를 상기 반응 조성물이 채워진 반응기에 연속적으로 또는 간헐적으로 주입하고, 반응 후에 상기 반응기로부터의 배기 가스를 연속적으로 또는 간헐적으로 방출시키며, 상기 피처리 기체가 반응기에 유입되기 전에 이 피처리 기체내에 산소 농도가 20vol%이하가 되도록 산소를 함유할 수 있도록 하거나 포함시키고, 상기 퍼플루오르탄소 또는 하이드로플루오르탄소의 분해 반응에 필요한 열은 반응기 외부로부터 반응 영역에 전달시키거나, 반응기 내부로부터 반응 영역에 전달시키고, 상기 배기 가스의 CO를 CO₂로 산화시키는 것으로 이루어지는 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 산화 반응 처리를 산화 촉매 또는 시약을 이용하여 수행하는 방법.
10. 제1-9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 퍼플루오르탄소 또는 하이드로플루오르탄소가 탄소 원자 1-5개로 이루어진 플루오르탄소인 방법.
11. 제1-10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응 조성물이 분말상의 탄소질 고체 물질과 분말상의 알칼리토 금속 화합물을 혼합하고, 이 혼합물을 과립화함으로써 제조된 과림형태인 방법.
12. 탄소와 한 가지 이상의 알칼리토 금소 화합물로 이루어지는, 퍼플루오르탄소 또는 하이드로플루오르탄소의 분해 반응용 반응 조성물.
13. 제12항에 있어서, 탄소질 고체 물질과 한 가지 이상의 알칼리토 금속 화합물로부터 제조되는 반응 조성물.
14. 제12 또는 13항에 있어서, 상기 탄소질 고체 물질이 코크스 분말, 골탄, 석탄, 원료 피치, 차콜, 활성탄 및 카아본 블랙으로 이루어진 군 중에서 선택된 성분 한 가지 이상이고, 상기 알칼리토 금속 화합물이 칼슘, 마그네슘, 바륨 또는 스트론튬의 산화물, 수산화물, 탄산염 또는 질산염인 방법.
15. 탄소, 한 가지 이상의 알칼리토 금속 및 한 가지 이상의 알칼리 금속을 함유하는 반응 조성물과 기체상의 플루오르탄소를 200℃이상의 온도로 접촉 반응시키는 것으로 이루어지는, 플루오르탄소를 분해 반응시키는 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 반응 조성물을 탄소질 고체 물질, 한 가지 이상의 알칼리토 금속 화합물 및 한 가지 이상의 알칼리 금속 화합물로부터 제조하는 방법.
17. 제15항 또는 16항에 있어서, 상기 반응 조성물이 한 가지 이상의 알칼리토 금속, 탄소 및 한 가지 이상의 알칼리 금속을 알칼리토 금속 : 탄소 : 알칼리 금속의 원자 비율이 1.0 : 0.25∼4.0 : 0.01-0.3이 되도록 함유하는 방법.
18. 제15-17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알칼리토 금속, 탄소 물질 및 알칼리 금속의 총함량이 이 반응 조성물의 중량에 대해 50 중량% 이상인 방법.
19. 제15-18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플루오르탄소의 할로겐 성분이 상기 반응 조성물에 고정되는 방법.
20. 제15-19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플루오르탄소가 플루오르와 탄소로 이루어진 퍼플루오르탄소이거나, 플루오르, 수소 및 탄소로 이루어진 하이드로플루오르탄소인 방법.
21. 제15-20항 중 어느 한항에 있어서, 상기 플루오르탄소가 플루오르, 탄소, 할로겐 원소로 이루어진 할로겐 치환된 퍼플루오르탄소이거나, 플루오르, 수소, 플루오르 이외의 할로겐 원소 및 탄소로 이루어진 할로겐 치환된 하이드로플루오르탄소인 방법.
22. 제15-21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고체 반응 조성물과 접촉 반응하는 기체상의 플루오르탄소가 산소 0.01∼25vol%를 함유하는 방법.
23. 탄소와 한 가지 이상의 알칼리토 금속 및 한 가지 이상의 알칼리 금속으로 이루어지는, 플루오르탄소의 분해 반응용 반응 조성물.
24. 제23항에 있어서, 탄소질 고체물질, 한 가지 이상의 알칼리토 금소 화합물과 한 가지 이상의 알칼리 금속 화합물로부터 제조되는 반응 조성물.
25. 제23항 또는 24항에 있어서, 한 가지 이상의 알칼리토 금속, 탄소 및 한 가지 이상의 알칼리 금속을알칼리토 금속 : 탄소 : 알칼리 금속의 원자 비율이 1.0 : 0.25-4.0 : 0.01-0.3이 되도록 함유하는 반응 조성물.
26. 제23-25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알칼리토 금속이 50 중량% 이상이며, 알칼리 금속이 산화물인 반응 조성물.
27. 제23-26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알칼리토 금속이 칼슘과 마그네슘 중에서 선택된 것이며, 상기 고체에 산화물, 수산화물 또는 탄산염의 형태로 배합된 반응 조성물.
28. 제23-27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알칼리 금속이 칼륨이며, 상기 고체에 수산화물, 탄산염, 인산염, 알루민산염, 질산염 또는 황산염의 형태로 배합된 반응 조성물.
29. 제23-28항 중 어느 한 항에있어서, 상기 탄소 물질을 골탄, 활성탄, 카아본 블랙 또는 코크스 분말의 형태로 상기 고체에 배합시킨 반응 조성물.
30. 제23-29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고체가 하소된 생성물인 반응 조성물.
31. 제23-30항 중 어느 한 항에 있어서, 비활성 기체 하에서 800℃로 가열 될 때, 수분 방출량이 15중량% 이하인 반응 조성물.
32. 탄소와 한 가지 이상의 알칼리토 금속, 또는 탄소, 한 가지 이상의 알칼리토 금속 및 한 가지 이상의 알칼리 금속으로 이루어진 반응 조성물로 채워진 반응기, 이 반응기에 연결되는 피처리 기체 주입구, 상기 반응기로부터 반응된 기체를 방출시키기 위한 기체 배출구, 이 반응기를 둘러싼 로, 이 로내의 대기 온도를 상승시키기 위한 열원, 및 상기 피처리 기체 주입구와 플루오르탄소 함유 기체 공급원과의 연결관으로 이루어지는, 플루오르탄소 분해 반응용 장치.
33. 탄소와 한 가지 이상의 알칼리토 금속, 또는 탄소, 한 가지 이상의 알칼리토 금속 및 한 가지 이상의 알칼리 금속으로 이루어진 반응 조성물로 채워진 반응기, 이 반응기에 연결되는 피처리 기체 주입구, 상기 반응기로부터 반응된 기체를 방출시키기 위한 기체 배출구, 이 반응기를 둘러싼 로, 이 로내의 대기 온도를 상승시키기 위한 열원, 상기 피처리 기체 주입구와 플루오르탄소 함유 기체 공급원과의 연결관 및 상기 기체 배출구까지 튜브로 연결된 배기 가스 산화기로 이루어지는, 플루오르탄소 분해 반응용 장치.
34. 제32항 또는 33항에 있어서, 상기 플루오르탄소 함유 기체 공급원이 반도체 제조 공정에 의해 발생되는 장치.

    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.